Параллельная работа насосов

Параллельной работой насосов называется одновременная подача перекачиваемой жидкости несколькими насосами в общий напорный коллектор. Необходимость в параллельной работе нескольких одинаковых или разных насосов возникает в тех случаях, когда невозможно обеспечить требуемый расход воды подачей одного насоса. Кроме того, поскольку водопотребление в городе неравномерно по часам суток и по сезонам года, то подачу насосной станции можно регулировать числом одновременно работающих насосов.

При проектировании совместной работы центробежных насосов нужно хорошо знать их характеристики; подбирать насосы следует с учетом характеристики трубопровода.

Центробежные насосы могут работать параллельно при условии равенства развиваемого напора.

Если один из насосов имеет напор меньше, чем другие, то он может быть подключен на параллельную работу только в поле рекомендуемой работы. При повышении напора в системе этот насос может принимать участие в работе, но его КПД будет падать. При достижении максимального напора подача насоса будет равна 0. Дальнейшее увеличение напора в системе приведет к закрытию обратного клапана и выключению насоса из работы. Поэтому для параллельной работы следует подбирать насосы однотипные с равными или незначительно отличающимися напорами и подачами.

Различные схемы параллельной работы насосов применяются весьма часто для водоснабжения и перекачивания сточных вод, где целесообразно подачу от нескольких насосов или станций объединять в общий коллектор. Расчет режима работы по таким схемам можно производить аналитическим или графическим способом. В практике проектирования насосных станций наибольшее распространение получил графический способ.При параллельной работе насосов в сеть возможны следующие варианты компоновки системы «насосы — сеть»:

в системе работает несколько насосов с одинаковыми характеристиками;

в системе работает несколько насосов с разными характеристиками;насосы подключены к общему трубопроводу на близком расстоянии друг от друга, т. е. потери напора от насоса до напорного водовода считают равными для всех установленных насосов, или же насосы находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга, т. е. разности потерь напора от насоса до присоединения к общему напорному трубопроводу необходимо учитывать.

Рис. 3.11. Характеристики параллельной работы двух центробежных насосов в
одной системе
а — насосы с одинаковыми характеристиками; 6 — насосы с разными характеристиками

Параллельная работа нескольких насосов с одинаковыми характеристиками. При построении характеристики нескольких параллельно работающих насосов на общий напорный трубопровод суммируют подачи насосов при равных напорах.

Если на насосной станции установлены насосы с, пологой характеристикой Q — Н и расположены они несимметрично относительно напорного трубопровода, то для определения более точных режимных точек работы каждого насоса при параллельной работе необходимо построить приведенные характеристики Q — Я", для чего строят характеристики всасывающего и напорного трубопроводов в пределах насосной станции и вычитают ординаты полученных характеристик из ординат характеристик соответствующих насосов.

Параллельная работа насосов, расположенных на разных насосных станциях. В системах водоснабжения, имеющих несколько источников питания, применяют схему подани воды несколькими насосными станциями в общие коллекторы. В этом случае необходимо рассчитывать систему параллельно работающих насосов, расположенных на разных насосных станциях.

Подобные схемы часто применяют и при перекачивании сточных вод отдельных районов канализования в напорный трубопровод другой канализационной насосной станции. Такие схемы позволяют значительно сократить протяженность напорных трубопроводов и уменьшить капитальные затраты.

Для расчета системы необходимо определить характеристику параллельной работы насосов, установленных на каждой станции. Этот расчет производится так же, как и для параллельно работающих насосов, установленных на близком расстоянии друг от друга. Затем строятся приведенные характеристики к точке выхода напорных водоводов из насосной станции.

Последовательной называется работа насосов, при которой один насос (I ступень) подает перекачиваемую жидкость во всасывающий патрубок (иногда во всасывающий трубопровод) другого насоса (II ступень), а последний подает ее в напорный водовод

В условиях проектирования и строительства насосных станций последовательную работу насосов применяют в тех случаях, когда жидкость подается по трубам на очень большие расстояния или на большую высоту. В некоторых случаях перекачивать жидкость можно только последовательно работающими насосами. Так, например, на насосных станциях, перекачивающих осадок, в момент запуска рабочего насоса требуется создать напор, который превышает напор, развиваемый насосом, и который можно создать при последовательной работе двух насосов. Последовательное соединение применяют и в тех случаях, когда необходимо при постоянном (или почти постоянном) расходе увеличить напор, что невозможно сделать одним насосом.

Рассмотрим случай последовательной работы рядом установленных двух однотипных центробежных насосов.

Напор одного насоса недостаточен даже для подъема воды на геометрическую высоту #г. При подключении второго однотипного насоса с такой же характеристикой оказывается, что насосы развивают напор, достаточный, чтобы поднять воду на высоту #г и преодолеть сопротивление в трубопроводе при заданной подаче.

Режимная точка работы последовательно соединенных насосов определяется точкой К, полученной пересечением суммарной характеристики Q — #1+ц с характеристикой трубопровода Q —#тр.

Если насосы установлены последовательно на одной станции, то при построении характеристики трубопровода необходимо учесть потери на участке от напорного патрубка насоса / до всасывающего патрубка насоса // и внести поправку в характеристику Q — #ц. Игнорировать потери в соединительном участке недопустимо, так как обычно диаметры арматуры и трубопровода, соединяющего насосы, принимают равными диаметру всасывающего патрубка насоса //. Вследствие больших скоростей движения жидкости потери напора на этом участке относительно велики. По этой же причине необходимо стремиться к максимальному упрощению соединительного трубопровода, по возможности избегая поворотов. Следует отметить, что последовательное соединение насосов обычно экономически менее выгодно, чем применение одного насоса.

Два последовательно соединенных насоса приводят в действие следующим образом. При закрытых задвижках 1 а 2 включают насос /. После того как насос / разовьет напор, равный напору при закрытой задвижке, открывают задвижку / и пускают насос //. Когда насос // разовьет напор, равный напору 2#о, открывают задвижку 2.

При последовательной работе насосов следует обращать особое внимание на выбор насосов, так как не все они могут быть использованы для последовательной работы по условиям прочности корпуса. Эти условия оговариваются в техническом паспорте насоса. Обычно последовательное соединение насосов допускается не более чем в две ступени.

Последовательно соединенные насосы можно расположить в одном машинном зале, значительно сократив эксплуатационные затраты и капитальные вложения на строительство здания станции, но в этом случае необходимо устанавливать арматуру повышенной прочности и выполнять более массивные крепления и упоры труб. Поэтому иногда целесообразнее размещать насосы на отдалении друг от друга при транспортировании воды на большое расстояние.

9. Пуск, остановка и регулировка режимов работы насоса.

Пуск ц/б насоса при закрытой запорной арматуре на напорной линии. В следствии того что момент, развиваемый электродвигателем, больше момента сопротивления насоса, частота вращения ротора и напор насоса будут увеличиваться, то есть режимная точка стремится из начала координат вверх до положения A3. Потом при открытии запорной арматуры режимная точка займет положение A2, затем А1, и при полностью открытой арматуре А.

Пуск ц/б насоса при открытой запорной арматуре на напорной линии. Случай когда напорный трубопровод заполнен водой. В этих условиях насос начинает работать также, как при закрытой запорной арматуре на напорной линии. Затем, когда его напор превысит статический, соответствующий ординате ОВ и частоте вращения n1, тарель обратного клапана откроется и в напорной линии начнется движение воды.

Пуск ц/б насоса при опорожненном трубопроводе. К такому пуску приходится прибегать при первоначальном заполнении трубопровода водой. В начале пуска запорная арматура на напорной линии закрыта. После того как насосный агрегат набрал номинальную частоту вращения, ее постепенно открывают таким образом, чтобы подача и мощность насоса не превысили номинального значения. Режим открытия арматуры устанавливают на основании расчетов переходных режимов, учитывающих неустановившееся движение воды в трубопроводе.

Пуск осевого насоса. Осуществляют только при опорожненном напорном трубопроводе (запорная арматура на напорной линии отсутствует). В противном случае момент, развеваемый электродвигателем, оказался бы меньше момента сопротивления насоса, и ротор насосного агрегата не смог бы набрать необходимого для его нормальной работы частоту вращения. Статический напор насоса вначале равен «0», поэтому вода в трубопровод начинает поступать почти одновременно с включением двигателя.

При частоте вращения ротора насосного агрегата n1, режимная точка перемещается на начало координат в положение А1, n1→А1 и т.д. При пуске осевого насоса мощность, потребляемая им, будет все время меньше номинальной.

Отключение насоса при предварительном закрытии запорной арматуры на напорной линии. По рис.1 точка А1 пересечения характеристик Н - Q и трубопровода Нтр - Q линия рабочая для насоса. При закрытии запорного устройства на напорной линии режимная точка постепенно переместится в положение А соответствующее суммарному гидравлическому сопротивлению трубопровода и запорного устройства, затем положение А2. При полном закрытом запорном устройстве и нормальной частоте вращения ротора режимная точка займет положение А3. После отключения насоса частота вращения ротора постепенно уменьшается, поскольку момент, развиваемый двигателем, становится равным «0» и режимная точка перемещается в начало координат (Н=0 и n=0).

Отключение насоса при открытой запорной арматуре и обратном клапане на напорной линии. Отключение насоса является причиной возникновения переходного процесса во всей напорной системе водоподачи. Если на напорной линии насоса установлен обратный клапан, то после его закрытия переходные процессы в насосном агрегате и в напорном трубопроводе можно рассматривать раздельно. После закрытия тарели клапана в трубопроводе может повысится давление и возникнуть гидравлический удар. Режимная точка А насоса постепенно перемещается в положение А2 → А1 и т.д. При подаче воды равной «0» (А3), тарель обратного клапана на напорной линии закроется, насос отключится от трубопровода и режимная точка из А переместится в начало координат (Н = 0).

Отключение насоса, когда обратных клапанов на напорных линиях нет, запорная арматура полностью открыта или не установлена. До момента изменения направления движения воды в начале напрного трубопровода переходный процесс будет протекать также, к ак и при установке обратного клапана. Потом вода начинает двигаться через насос в обратном направлении с все увеличивающейся скоростью, что приводит к остановке ротора насосного агрегата, а затем реверсивному (в обратном направлении) вращении его. С увеличением реверсивной частоты вращения скорость движения воды задается, поскольку возрастает гидравлическое сопротивление насоса, следовательно давление в напорном трубопроводе повышается. Чтобы насос длительное время не работал как турбина с постоянной частотой вращения, обычно предусматривают автоматическое отключение трубопроводов от водовыпускных сооружений при возникновении в них обратного движения воды. Вода через насос сбрасывается одновременно с опорожнением напорного трубопровода при постепенно уменьшающемся n и Н.

В процессе эксплуатации насосные установки иногда нужно изменить подачу воды Q или сохранить её значение при изменении высоты Н. В этих случаях необходимо регулировать работу насоса.

Одним из способов регулирования насоса является увеличение сопротивления т.е. уменьшения степени открытия запорной или специальной регулирующей арматуры установленной на напорных линиях насоса. Такой способ ввода называют количественный. При нормальном режиме работы: Hа = Qа. Для уменьшения расхода Qа до Q0 необходимо закрыть запорное устройство на напорной линии насоса настолько, чтобы потери в нем увеличились. Такой способ очень прост, но не выгоден, заметно снижается КПД установки. Пригоден только при подаче воды ц/6 насосами. На всех насосах вызывает перегрузку двигателя.

Графики регулирования работы насосов: а – изменения степени открытия запорной арматуры на напорной линии;

б – изменение частоты вращения ротора.

Дата добавления: 2015-07-02